Forskare vid University of São Paulo (USP) i Brasilien har utvecklat ett bioelektroniskt chip som samtidigt upptäcker vitamin C och D i kroppsvätskor. Den är flexibel och lätt att se och kan anpassas för användning i en bärbar enhet för att hjälpa till med en personlig diet. Detaljer beskrivs i en artikel publicerad i ACS Applied Nano Materials .
Vitamin C och D är mikronäringsämnen som spelar en viktig roll i immunsystemet som deltagare i de metaboliska vägar som är involverade i kampen mot virus och bakterier. Att övervaka dessa vitaminer i organismen kan hjälpa till att säkerställa att deras nivåer varken är bristfälliga eller överdrivna.
De metoder som för närvarande är tillgängliga för detta kräver dock kostsam laboratorieutrustning som drivs av specialiserade fackmän. De innebär insamling av blodprover och producerar farligt avfall. Att upptäcka och analysera båda vitaminerna i samma prov samtidigt är svårt.
För att förenkla processen använde forskare knutna till São Carlos Institute of Physics relativt billiga resurser, såsom kol, och snabba driftsprotokoll för att utveckla ett elektrokemiskt chip för självövervakning av vitamin C och D.
Chipet är av engångstyp och innehåller två sensorer som var och en använder elektrisk ström för att upptäcka ett vitamin. När det gäller C-vitamin är sensorn gjord av kolnanopartiklar och fungerar som en elektrokatalysator. D-vitaminsensorn är gjord av grafitkolnitrid och guldnanopartiklar kombinerat med ett lager av 25(OH)D3 antikroppar. 25(OH)D3 är den vanligaste cirkulerande formen av D-vitamin på grund av dess långa halveringstid.
Chipet är lätt att använda. Allt användaren behöver göra är att ansluta den till en liten bärbar elektronisk enhet som liknar en glukosmeter, sätta in ett prov av saliv eller blodserum och vänta på att den elektriska strömmen ska indikera närvaron och nivåerna av vitaminerna. Resultatet erhålls på mindre än 20 minuter.
"Genom att immobilisera elektrokemiskt aktiva arter på ytan av en av sensorerna kunde vi eliminera behovet av etiketter och redoxsonder, förenkla enheten och minska komplexiteten i analysen", säger Thiago Serafim Martins, artikelförfattare. och för närvarande forskare vid Imperial College London i Storbritannien.
"Detta gör chippet potentiellt mer praktiskt och effektivt, vilket gör att det kan användas direkt på apotek, kliniker och så vidare. Dessutom är det tillräckligt flexibelt för att anpassas för användning som en bärbar enhet, inbäddad i ett munskydd eller bitring och appliceras direkt. till huden."
Dess selektivitet och specificitet bekräftades i kontrollexperiment utformade för att mäta potentiell interferens av andra ämnen som normalt finns i blod- och salivprover, såsom vitamin B12, B1 och B3, glukos, laktat, natriumklorid och kaliumklorid.
Den största utmaningen för forskarna när det gäller att utveckla ett bioelektroniskt chip för att detektera vitamin C och D var att säkerställa att det inte skulle finnas några korsreaktioner mellan vitaminer i provet som analyserades av chipet.
"För att möta denna utmaning designade vi chippet så att det hade två arbetsområden eller sensorer med olika ytkemi och konfigurerade dem för att fungera vid olika elektriska potentialer," förklarade Martins.
Forskarna ser potential för att utöka chipets förmåga att upptäcka andra biomarkörer, inklusive de för flera typer av cancer, även om mer forskning först måste göras för att validera sensorerna. Efter det planerar de att ansöka om ett patent och så småningom licensiera tekniken till en tillverkare.
Mer information: Thiago S. Martins et al, etikett- och redox-probfritt bioelektroniskt chip för övervakning av C-vitaminer och 25-hydroxivitamin D3-metaboliten, ACS-tillämpade nanomaterial (2024). DOI:10.1021/acsanm.3c05701
Tillhandahålls av FAPESP
